激光路面三維檢測(cè)專(zhuān)用車(chē)技術(shù)與理論研究.pdf

1、近年來(lái),我國(guó)高速公路建設(shè)迅猛發(fā)展,隨著公路里程尤其是高速公路里程的不斷增加,公路建成后養(yǎng)護(hù)和管理的工作量也在迅速增加,這就對(duì)公路的檢測(cè)水平提出了較高的要求。而傳統(tǒng)的檢測(cè)方法檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測(cè)速度低,通常只能完成單個(gè)指標(biāo)的檢測(cè),即使能夠檢測(cè)多個(gè)指標(biāo)也只是獨(dú)立檢測(cè),不能分析各指標(biāo)間的相互關(guān)系。因此對(duì)公路路面質(zhì)量進(jìn)行快速檢測(cè).從而獲得精確、完整、高效的撿測(cè)數(shù)據(jù),為公路養(yǎng)護(hù)和管理提供依據(jù)是公路檢測(cè)的發(fā)展方向。所以對(duì)先進(jìn)、高效的公路檢測(cè)

2、設(shè)備的開(kāi)發(fā)就顯的尤為重要。
　　 本文建立了路面形狀的三維坐標(biāo),通過(guò)分析得知路面三維形狀能夠表示為路面橫斷面和縱斷面的疊加。在路面坐標(biāo)的基礎(chǔ)上建立了路面的三維重建模型,通過(guò)分析得出只要檢測(cè)出路面的橫斷面和至少兩條縱斷面就能夠完成路面的三維重建。
　　 建立了路面三維檢測(cè)的誤差模型,并分析了車(chē)輛的垂直振動(dòng)、俯仰振動(dòng)、橫欄振功和激光束個(gè)數(shù)的多少對(duì)檢測(cè)精度的影響。得出結(jié)論:垂直振動(dòng)在斷面檢測(cè)結(jié)果中加進(jìn)去一個(gè)常數(shù)項(xiàng),而俯仰和橫擺

3、振動(dòng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響較大,在激光束個(gè)數(shù)較少或振動(dòng)較明顯時(shí)檢測(cè)結(jié)果是不可信的。通過(guò)對(duì)誤差分析提出了路面三維檢測(cè)的校正方法,采用此方法可以使路面的檢測(cè)精度大幅提高。
　　 在路面縱斷面檢測(cè)中,為了實(shí)現(xiàn)路面縱斷面的全波段檢測(cè),提出了采用小波長(zhǎng)和大波長(zhǎng)檢測(cè)方法,通過(guò)信息融合處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)了路面縱斷面的全波段檢測(cè)。在縱斷面小波長(zhǎng)檢測(cè)中分析了基于慣性基準(zhǔn)的縱斷面檢測(cè)方法的局限性,建立了慣性基準(zhǔn)縱斷面檢測(cè)的誤差模型。采用自適應(yīng)卡爾曼濾波和基于加

4、速度的頻率、時(shí)域混合積分的動(dòng)位移精確測(cè)量方法,實(shí)現(xiàn)了路面縱斷面小波長(zhǎng)的精確檢測(cè)。
　　 為了解決慣性基準(zhǔn)縱斷面檢測(cè)中受檢測(cè)速度限制的問(wèn)題,運(yùn)用基于基準(zhǔn)傳遞原理的非慣性縱斷面檢測(cè)理論,并采用基于陣列信號(hào)處理和小波降噪的方法實(shí)現(xiàn)了任意速度下的縱斷面小波長(zhǎng)檢測(cè)。
　　 在路面縱斷面大波長(zhǎng)檢測(cè)中采用GPS高程數(shù)據(jù)和姿態(tài)儀高程數(shù)據(jù)融合的方法,實(shí)現(xiàn)了大波長(zhǎng)的精確檢測(cè)。
　　 在橫斷面檢測(cè)中,提出基于對(duì)稱(chēng)式多準(zhǔn)直激光的橫斷面檢

5、測(cè)力法。通過(guò)對(duì)多路傳感器橫斷面檢測(cè)原理的誤差分析,建立了路面橫斷面檢測(cè)的誤差模型。得出結(jié)論:橫斷面的檢測(cè)誤差主要包括采樣點(diǎn)不重合引起的隨機(jī)誤差和傳感器精度有限引起的系統(tǒng)誤差。并提出了對(duì)稱(chēng)式線(xiàn)激光的橫斷面檢測(cè)技術(shù),采用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了路面橫斷面的精確檢測(cè)。
　　 把檢測(cè)得到的輪跡附近的兩條路面縱斷面和經(jīng)過(guò)線(xiàn)性校準(zhǔn)后的多個(gè)橫斷面,以及路面的里程映射到一個(gè)統(tǒng)一的三維坐標(biāo)中,采用基于Catmull_Rom插值和非均勻B樣條曲面擬合方法以及路

6、面圖像紋理的映射技術(shù)實(shí)現(xiàn)了路面的三維重建,并建立了數(shù)據(jù)庫(kù)把重建的三維路面和具體的數(shù)據(jù)庫(kù)信息聯(lián)系起來(lái),從這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中不但可以知道任意里程處的車(chē)轍深度、國(guó)際平整度指數(shù)和路面紋理等單項(xiàng)指標(biāo),而且還可以直觀的評(píng)價(jià)路面的整體質(zhì)量,同時(shí)可以看也各個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)之間的相關(guān)性,真正實(shí)現(xiàn)了路面的三維檢測(cè)。
　　 運(yùn)用以上檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的檢測(cè)專(zhuān)用車(chē),完成了檢測(cè)車(chē)的改裝設(shè)計(jì)和檢測(cè)車(chē)檢測(cè)系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)。通過(guò)此檢測(cè)專(zhuān)用車(chē)實(shí)現(xiàn)了路面三維形狀的快速檢測(cè)